串行通讯的根本原理及用MFC实现串口通讯编程(转载)

2019-11-06 09:00:09

字体：大中小

来源：转载

供稿：网友

在Windows运用程序的开发中，我们常常须要面临与外围数据源设备通讯的问题。打算机和单片机（如MCS-51）都具有串行通讯口，可以设计相应的串口通讯程序，完成二者之间的数据通讯义务。　　实际工作中运用串口完成通讯义务的时候非常之多。已有一些文章介绍串口编程的文章在打算机杂志上发表。但总的感觉说来不太全面，特别是介绍32位下编程的更少，且很不详细。笔者在实际工作中积累了较多经验,联合硬件、软件，重点提及比较新的技术，及须要注意的要点作一番探讨。愿望对各位须要编写串口通讯程序的朋友有一些赞助。一．串行通讯的根本原理串行端口的本质功能是作为CPU和串行设备间的编码转换器。当数据从 CPU经过串行端口发送出去时，字节数据转换为串行的位。在接管数据时，串行的位被转换为字节数据。在Windows环境（Windows NT、Win98、Windows2000）下，串口是体系资源的一部分。运用程序要运用串口进行通讯，必需在运用之前向操作体系提出资源申请请求（打开串口），通讯完成后必需释放资源（关闭串口）。串口通讯程序的流程如下图：二．串口信号线的接法一个完全的RS-232C接口有22根线，采用尺度的25芯插头座（或者9芯插头座）。25芯和9芯的重要信号线雷同。以下的介绍是以25芯的RS-232C为例。①重要信号线定义：　　　　 2脚：发送数据TXD； 3脚：接管数据RXD； 4脚：恳求发送RTS； 5脚：扫除发送CTS；　　　　 6脚：数据设备就绪DSR；20脚：数据终端就绪DTR； 8脚：数据载波检测DCD；1脚：掩护地；　　 7脚：信号地。②电气特色：数据传输速率最大可到20K bps,最大距离仅15m.注：看了微软的MSDN 6.0，其Windows API中关于串行通讯设备（不必定都是串口RS-232C或RS-422或RS-449）速率的设置，最大可支持到RS_256000，即256K bps! 也不知道到底是什么串行通讯设备？但不管怎样，一般主机和单片机的串口通讯大多都在9600 bps,可以满足通讯需求。③接口的典型运用：大多数打算机运用体系与智能单元之间只需运用3到5根信号线即可工作。这时，除了TXD、RXD以外，还需运用RTS、CTS、DCD、DTR、DSR等信号线。（当然，在程序中也须要对相应的信号线进行设置。）　　以上接法，在设计程序时，直接进行数据的接管和发送就可以了，不须要　　对信号线的状况进行确定或设置。（如果运用的场合须要运用握手信号等，须要对相应的信号线的状况进行监测或设置。）三．16位串口运用程序的简单回顾　　16位串口运用程序中，运用的16位的Windows API通讯函数:① OpenComm() 打开串口资源，并指定输入、输出缓冲区的大小（以字节计）；　　 CloseComm() 关闭串口;　　例：int idComDev;idComDev = OpenComm("COM1", 1024, 128);CloseComm(idComDev);② BuildCommDCB() 、setCommState()填写设备节制块DCB，然后对已打开的串口进行参数配置;　　例：DCB dcb;BuildCommDCB("COM1:2400,n,8,1", &dcb);SetCommState(&dcb);③ ReadComm 、WriteComm()对串口进行读写操作，即数据的接管和发送.　　例：char *m_PRecieve; int count;　　　　 ReadComm(idComDev,m_pRecieve,count);　　　　 Char wr[30]; int count2;　　　　 WriteComm(idComDev,wr,count2);16位下的串口通讯程序最大的特色就在于：串口等外部设备的操作有自己特有的API函数；而32位程序则把串口操作（以及并口等）和文件操作统一起来了，运用相似的操作。四．在MFC下的32位串口运用程序32位下串口通讯程序可以用两种法子实现：运用ActiveX控件；运用API 通讯函数。运用ActiveX控件，程序实现非常简单，构造清楚，错误是欠机动；运用API 通讯函数的优错误则根本上相反。以下介绍的都是在单文档（SDI）运用程序中参加串口通讯才华的程序。㈠运用ActiveX控件：VC++ 6.0提供的MSComm控件通过串行端口发送和接管数据，为运用程序提供串行通讯功能。运用非常方便，但可惜的是，很少有介绍MSComm控件的材料。　　⑴．在当前的Workspace中插入MSComm控件。　　 Project菜单------>Add to Project---->Components and Controls----->Registered　　 ActiveX Controls--->选择Components: Microsoft Communications Control,　　 version 6.0 插入到当前的Workspace中。成果添加了类CMSComm(及相应文件：mscomm.h和mscomm.cpp )。　　⑵．在MainFrm.h中参加MSComm控件。protected:　　 CMSComm m_ComPort;在Mainfrm.cpp::OnCreare()中：　　DWord style=WS_VISIBLE|WS_CHILD;　　 if (!m_ComPort.Create(NULL,style,CRect(0,0,0,0),this,ID_COMMCTRL)){TRACE0("Failed to create OLE Communications Control ");return -1;　　 // fail to create　　　　}　　⑶.初始化串口m_ComPort.SetCommPort(1);　　//选择COM?m_ComPort. SetInBufferSize(1024); //设置输入缓冲区的大小，Bytesm_ComPort. SetOutBufferSize(512); //设置输入缓冲区的大小，Bytes//if(!m_ComPort.GetPortOpen()) //打开串口m_ComPort.SetPortOpen(TRUE);m_ComPort.SetInputMode(1); //设置输入法子为二进制法子m_ComPort.SetSettings("9600,n,8,1"); //设置波特率等参数m_ComPort.SetRThreshold(1); //为1表示有一个字符引发一个事件　　　　 m_ComPort.SetInputLen(0);⑷．捕捉串口事项。MSComm控件可以采用轮询或事件驱动的法子从端口获取数据。我们介绍比较运用的事件驱动法子：有事件（如接管到数据）时通知程序。在程序中须要捕获并处置这些通讯事件。在MainFrm.h中：protected:afx_msg void OnCommMscomm();DECLARE_EVENTSINK_MAP()在MainFrm.cpp中：BEGIN_EVENTSINK_MAP(CMainFrame,CFrameWnd )　　ON_EVENT(CMainFrame,ID_COMMCTRL,1,OnCommMscomm,VTS_NONE)　　　　　　　　　　 //映射ActiveX控件事件END_EVENTSINK_MAP()⑸．串口读写. 完成读写的函数的确很简单，GetInput()和SetOutput()就可。两个函数的原型是：VARIANT GetInput()；及 void SetOutput(const VARIANT& newValue);都要运用VARIANT类型（所有Idispatch::Invoke的参数和返回值在内部都是作为VARIANT对象处置的）。无论是在PC机读取上传数据时还是在PC机发送下行命令时，我们都习惯于运用字符串的情势（也可以说是数组情势）。查阅VARIANT文档知道，可以用 BSTR表示字符串，但遗憾的是所有的BSTR都是包含宽字符，即使我们没有定义_UNICODE_UNICODE也是这样！ WinNT支持宽字符, 而Win95并不支持。为解决上述问题，我们在实际工作中运用CbyteArray，给出相应的部分程序如下：　　　　void CMainFrame::OnCommMscomm(){　　　　 VARIANT vResponse;　　 int k;if(m_commCtrl.GetCommEvent()==2) {　　　　　　k=m_commCtrl.GetInBufferCount(); //接管到的字符数目if(k>0) {vResponse=m_commCtrl.GetInput(); //readSaveData(k,(unsigned char*) vResponse.parray->pvData);} // 接管到字符，MSComm控件发送事件 }　　。。。。。 // 处置其他MSComm控件}void CMainFrame::OnCommSend() {。。。。。。。。 // 预备须要发送的命令，放在TxData[]中CByteArray array;array.RemoveAll();array.SetSize(Count);for(i=0;iarray.SetAt(i, TxData[i]);　　 m_ComPort.SetOutput(COleVariant(array)); // 发送数据}请大家认真关注第⑷、⑸中内容，在实际工作中是重点、难点所在。㈡运用32位的API 通讯函数:可能很多朋友会认为奇怪：用32位API函数编写串口通讯程序，不就是把16位的API换成32位吗？16位的串口通讯程序可是多年之前就有很多人研讨过了……此文重要想介绍一下在API串口通讯中如何联合非阻塞通讯、多线程等手段，编写出高质量的通讯程序。特别是在CPU处置义务比较沉重、与外围设备中有大量的通讯数据时，更有实际意义。⑴．在中MainFrm.cpp定义全局变量HANDLE　　　　hCom; // 预备打开的串口的句柄HANDLE　　　　hCommWatchThread ;//辅助线程的全局函数⑵．打开串口，设置串口hCom =CreateFile( "COM2", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, // 许可读写　　　　　　　　 0,　　　　　　　　　　// 此项必需为0　　　　　　　　 NULL,　　　　　　　　 // no security attrs　　　　　　　　 OPEN_EXISTING,　　　　//设置发生法子　　　　　　　　 FILE_FLAG_OVERLAPPED, // 我们预备运用异步通讯　　　　　　　　 NULL );请大家注意，我们运用了FILE_FLAG_OVERLAPPED构造。这正是运用API实现非阻塞通讯的症结所在。ASSERT(hCom!=INVALID_HANDLE_VALUE); //检测打开串口操作是否成功SetCommMask(hCom, EV_RXCHAR|EV_TXEMPTY );//设置事件驱动的类型SetupComm( hCom, 1024,512) ; //设置输入、输出缓冲区的大小PurgeComm( hCom, PURGE_TXABORT | PURGE_RXABORT | PURGE_TXCLEAR　　　　　　　　　　 | PURGE_RXCLEAR ); //清干净输入、输出缓冲区COMMTIMEOUTS CommTimeOuts ; //定义超时构造，并填写该构造　　 …………SetCommTimeouts( hCom, &CommTimeOuts ) ;//设置读写操作所许可的超时DCB　　　　dcb ; // 定义数据节制块构造GetCommState(hCom, &dcb ) ; //读串口蓝本的参数设置dcb.BaudRate =9600; dcb.ByteSize =8; dcb.Parity = NOPARITY;dcb.StopBits = ONESTOPBIT ;dcb.fBinary = TRUE ;dcb.fParity = FALSE;SetCommState(hCom, &dcb ) ; //串口参数配置上述的COMMTIMEOUTS构造和DCB都很重要，实际工作中须要细心选择参数。⑶启动一个辅助线程，用于串口事件的处置。Windows提供了两种线程，辅助线程和用户界面线程。差别在于：辅助线程没有窗口，所以它没有自己的新闻循环。但是辅助线程很容易编程，通常也很有用。在次，我们运用辅助线程。重要用它来监视串口状况，看有无数据到达、通讯有无差错；而主线程则可专心进行数据处置、提供友好的用户界面等重要的工作。hCommWatchThread=　　　　 CreateThread( (LPSECURITY_ATTRIBUTES) NULL, //安全属性　　　　　　　　 0,//初始化线程栈的大小，缺省为与主线程大小雷同　　　　　　　　 (LPTHREAD_START_ROUTINE)CommWatchProc, //线程的全局函数　　　　　　　　 GetSafeHwnd(), //此处传入了主框架的句柄　　　　　　　　 0, &dwThreadID );　　ASSERT(hCommWatchThread!=NULL);⑷为辅助线程写一个全局函数，重要完成数据接管的工作。请注意OVERLAPPED构造的运用，以及怎样实现了非阻塞通讯。UINT CommWatchProc(HWND hSendWnd){　　DWORD dwEvtMask=0 ;　　SetCommMask( hCom, EV_RXCHAR|EV_TXEMPTY );//有哪些串口事件须要监视？　　WaitCommEvent( hCom, &dwEvtMask, os );// 期待串口通讯事件的发生　　检测返回的dwEvtMask，知道发生了什么串口事件：　　if ((dwEvtMask & EV_RXCHAR) == EV_RXCHAR){ // 缓冲区中有数据到达　　COMSTAT ComStat ; DWORD dwLength;　　ClearCommError(hCom, &dwErrorFlags, &ComStat ) ;　　dwLength = ComStat.cbInQue ; //输入缓冲区有多少数据？　　if (dwLength > 0) {BOOL fReadStat ;　　　　fReadStat = ReadFile( hCom, lpBuffer，dwLength, &dwBytesRead;　　　　　　　　　　　　&READ_OS( npTTYInfo ) ); //读数据注:我们在CreareFile()时运用了FILE_FLAG_OVERLAPPED,现在ReadFile()也必需运用　　LPOVERLAPPED构造.否则,函数会不正确地报告读操作已完成了.　　　　运用LPOVERLAPPED构造, ReadFile()立即返回,不必期待读操作完成,实现非阻塞　　　　通讯.此时, ReadFile()返回FALSE, GetLastError()返回ERROR_IO_PENDING.if (!fReadStat){　　 if (GetLastError() == ERROR_IO_PENDING){　　　　 while(!GetOverlappedResult(hCom,　　　　　　 &READ_OS( npTTYInfo ), & dwBytesRead, TRUE )){　　　　　　 dwError = GetLastError();　　　　　　 if(dwError == ERROR_IO_INCOMPLETE) continue；　　　　　　　　　　　　 //缓冲区数据没有读完，持续　　　　　　 …… ……　　　　　　　　 ::PostMessage((HWND)hSendWnd,WM_NOTIFYPROCESS,0,0);//通知主线程，串口收到数据　　}　　所谓的非阻塞通讯，也即异步通讯。是指在进行须要破费大量时光的数据读写操作（不仅仅是指串行通讯操作）时，一旦调用ReadFile()、 WriteFile(), 就能立即返回，而让实际的读写操作在后台运行；相反，如运用阻塞通讯，则必需在读或写操作整个完成后才华返回。由于操作可能须要任意长的时光才华完成，于是问题就出现了。非常阻塞操作还许可读、写操作能同时进行（即重叠操作?），在实际工作中非常有用。要运用非阻塞通讯，首先在CreateFile()时必需运用FILE_FLAG_OVERLAPPED；然后在 ReadFile()时lpOverlapped参数必定不能为NULL，接着反省函数调用的返回值，调用GetLastError()，看是否返回 ERROR_IO_PENDING。如是，最后调用GetOverlappedResult()返回重叠操作(overlapped Operation)的成果;WriteFile()的运用相似。⑸．在主线程中发送下行命令。BOOL　　fWriteStat ; char szBuffer[count];　　　　　　 …………//预备好发送的数据，放在szBuffer[]中fWriteStat = WriteFile(hCom, szBuffer, dwBytesToWrite,　　　　　　　　　　 &dwBytesWritten, &WRITE_OS( npTTYInfo ) ); //写数据注:我们在CreareFile()时运用了FILE_FLAG_OVERLAPPED,现在WriteFile()也必需运用　　 LPOVERLAPPED构造.否则,函数会不正确地报告写操作已完成了.　　运用LPOVERLAPPED构造,WriteFile()立即返回,不必期待写操作完成,实现非阻塞通讯.此时, WriteFile()返回FALSE, GetLastError()返回ERROR_IO_PENDING.int err=GetLastError();if (!fWriteStat) {　　 if(GetLastError() == ERROR_IO_PENDING){　　　　while(!GetOverlappedResult(hCom, &WRITE_OS( npTTYInfo ),　　　　　　　　　　 &dwBytesWritten, TRUE )) {　　　　　　dwError = GetLastError();　　　　　　if(dwError == ERROR_IO_INCOMPLETE){　　　　　　　　　　 // normal result if not finished　　　　　　　　dwBytesSent += dwBytesWritten; continue; }　　　　......................综上，我们运用了多线程技术，在辅助线程中监视串口，有数据到达时依赖事件驱动，读入数据并向主线程报告（发送数据在主线程中，相对说来，下行命令的数据总是少得多）；并且，WaitCommEvent()、ReadFile()、WriteFile()都运用了非阻塞通讯技术，依赖重叠（overlapped）读写操作，让串口读写操作在后台运行。依托vc6.0丰盛的功能，联合我们提及的技术，写出有壮大节制才华的串口通讯运用程序。就个人而言，我更偏爱API技术，因为节制手段要机动的多,功能也要壮大得多。

上一篇：标准C的标记化结构初始化语法

下一篇：欢迎使用CSDN-markdown编辑器